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Die Erfindung betrifft eine Warnvorrichtung für Schienenfahrzeuge, ein Verfahren zum Warnen von Schienenfahrzeugen sowie ein Fahrerassistenzsystem für ein Schienenfahrzeug.
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Bestehen auf einer Schienenstrecke bzw. einem Schienenweg, der durch ein Schienenfahrzeug benutzt werden wird, Gefahrensituationen oder erschwerte Betriebsbedingungen, so ist es erforderlich, das Schienenfahrzeug rechtzeitig vor diesen Gefahrensituationen oder erschwerten Betriebsbedingungen zu warnen, so dass das Schienenfahrzeug sein Fahrverhalten entsprechend anpassen kann. Liegen beispielsweise glatte Gleise aufgrund von Vereisung oder Laub auf den Schienen vor, so ist es erwünscht, diese Information dem Schienenfahrzeug rechtzeitig mitzuteilen, so dass das Schienenfahrzeug seine Fahrgeschwindigkeit und sein Brems- und Beschleunigungsverhalten der Situation und den Verhältnissen anpassen kann. Die Informationen über die Gefahrensituationen oder die erschwerten Betriebsbedingungen müssen dafür erfasst, aufbereitet und an das Schienenfahrzeug übertragen werden. Die Erfassung kann beispielsweise durch am Schienenweg angeordnete Erfassungsvorrichtungen, beispielsweise Sensoren oder Kameras geschehen. Der Aufwand, einen Schienenweg mit derartigen Erfassungsvorrichtungen auszurüsten ist jedoch erheblich, und es kann mit vertretbarem Aufwand nicht der gesamte Schienenweg überwacht werden.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Warnvorrichtung für Schienenfahrzeuge sowie ein Verfahren zum Warnen von Schienenfahrzeugen bereitzustellen, mittels denen Informationen über Gefahrensituationen bzw. erschwerte Betriebsbedingungen erfasst, aufbereitet und an ein einen Schienenweg benutzendes Schienenfahrzeug übertragen werden können, ohne den Schienenweg mit Erfassungsvorrichtungen versehen zu müssen. Es ist ferner die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fahrerassistenzsystem für ein Schienenfahrzeug bereitzustellen, mittels dessen das Fahrverhalten des Schienenfahrzeugs unter Berücksichtigung der Informationen über die Gefahrensituationen oder die erschwerten Betriebsbedingungen situationsadäquat angepasst werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Warnvorrichtung für Schienenfahrzeuge mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Verfahren zum Warnen von Schienenfahrzeugen mit den Verfahrensschritten des Anspruchs 7 und ein Fahrerassistenzsystem für ein Schienenfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Eine erfindungsgemäße Warnvorrichtung für Schienenfahrzeuge weist eine Erfassungsvorrichtung zum Erfassen von Informationen über den Zustand eines Schienenwegs, auf dem sich das erste Schienenfahrzeug bewegen kann, auf, die in einem ersten Schienenfahrzeug angeordnet werden kann. Sie weist ferner eine Speichervorrichtung zum Speichern der durch die Erfassungsvorrichtung erfassten Informationen auf, die ebenfalls im ersten Schienenfahrzeug angeordnet werden kann. Sie weist ferner eine Auswertungsvorrichtung zum Auswerten der durch die Erfassungsvorrichtung erfassten Informationen auf, die im ersten Schienenfahrzeug angeordnet werden kann, sowie eine Sendevorrichtung zum Übermitteln der Informationen an ein zweites Schienenfahrzeug, die ebenfalls im ersten Schienenfahrzeug angeordnet werden kann.
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In der erfindungsgemäßen Warnvorrichtung werden Informationen über den Zustand eines Schienenwegs durch eine in einem Schienenfahrzeug, das sich auf diesem Schienenweg bewegt, anordenbare Erfassungsvorrichtung erfasst. Informationen über den Zustand des Schienenwegs werden somit in der erfindungsgemäßen Warnvorrichtung durch Schienenfahrzeuge selbst, und nicht durch am Schienenweg vorzusehende Überwachungsvorrichtungen erfasst. Dadurch, dass der Zustand eines Schienenwegs durch ein Schienenfahrzeug erfasst wird, kann ein Zustand entlang des gesamten Schienenwegs erfasst werden, und es kann auf separate, beispielsweise am Schienenweg selbst anzuordnende Erfassungsvorrichtungen verzichtet werden.
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Als Zustand des Schienenwegs kann beispielsweise eine Schienenhaftung, d.h. eine zwischen Schienenweg und Fahrzeug übertragbare Kraft, bzw. ein Reibbeiwert, erfasst werden. Es können jedoch auch weitere Informationen erfasst werden, beispielsweise Gleislagefehler, Einschränkungen im Lichtraumprofil, Vereisungen einer Oberleitung etc. Unter Schienenweg wird deshalb nachfolgend die gesamte für ein Schienenfahrzeug relevante Umgebung des Schienenwegs verstanden.
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Neben der Erfassungsvorrichtung, mittels der das Schienenfahrzeug Informationen über den Zustand des Schienenwegs, auf dem es sich bewegt, erfassen kann, weist die Warnvorrichtung eine ebenfalls im Schienenfahrzeug anordenbare Speichervorrichtung zum Speichern der durch die Erfassungsvorrichtung erfassten Informationen auf. Dadurch können die mittels der Erfassungsvorrichtung erfassten Informationen für die Verarbeitung in einer nachfolgenden Auswertungsvorrichtung abgespeichert werden, und die Informationen können über einen bestimmten Zeitraum zwischengespeichert werden, um diese Informationen anderen Schienenfahrzeugen bereitzustellen. In der Speichervorrichtung können auch, neben den durch die Erfassungsvorrichtung erfassten Informationen, durch eine Auswertungsvorrichtung bereits ausgewertete Informationen abgelegt werden.
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Mittels der Auswertungsvorrichtung werden die durch die Erfassungsvorrichtung erfassten Informationen ausgewertet. Dabei können beispielsweise aus Rohinformationen von Sensoren, Steuerungs- bzw. Regelungseingriffen des Fahrzeugs, Informationen von den Antriebsvorrichtungen des Fahrzeugs etc. durch Auswertung Informationen ermittelt werden, die Hinweise über den Zustand des Schienenwegs, beispielsweise die vorhandene Schienenhaftung, ergeben. Die von der Erfassungsvorrichtung erfassten Informationen werden damit in der Auswertungsvorrichtung so aufbereitet, dass durch ein anderes Schienenfahrzeug nutzbare Informationen über den Zustand des Schienenwegs vorliegen, die an ein anderes Schienenfahrzeug übertragen werden können.
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Zum Übertragen der ausgewerteten Informationen weist die Warnvorrichtung eine im Schienenfahrzeug anordenbare Sendevorrichtung auf, mittels derer die Informationen an ein zweites Schienenfahrzeug übertragen werden können. Die Informationen können über die Sendevorrichtung an ein einzelnes weiteres Schienenfahrzeug oder an eine beliebige Zahl weiterer, in der Umgebung des warnenden Schienenfahrzeugs befindliche Schienenfahrzeuge übertragen werden. Dies kann vorzugsweise mittels drahtloser Kommunikation, beispielsweise mittels codiertem Broadcast-Funk (z.B. WLAN), erfolgen.
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Eine im Sinne der Erfindung ausgebildete Warnvorrichtung für Schienenfahrzeuge zeichnet sich vor allem dadurch aus, dass Informationen über den Zustand eines Schienenweges ohne am Schienenweg angeordnete Erfassungsvorrichtungen entlang des gesamten Schienenwegs erfasst und an weitere Schienenfahrzeuge übermittelt werden können.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Erfassungsvorrichtung so gestaltet, dass sie beim Bremsen des ersten Schienenfahrzeugs aufgrund der erzielten Bremsverzögerung Informationen über die vorhandene Schienenhaftung erfassen kann. Dafür wertet das erste Schienenfahrzeug bei einem Bremsvorgang beispielsweise die aufgebrachten Bremsmomente sowie die erzielte Bremsverzögerung aus und ermittelt daraus die Schienenhaftung bzw. den Zustand zwischen Rad und Schiene. Dadurch kann insbesondere erfasst werden, ob das Gleis glatt ist.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Erfassungsvorrichtung so gestaltet, dass sie beim Bremsen des ersten Schienenfahrzeugs aufgrund des Eingreifens eines Gleitschutzes Informationen über die vorhandene Schienenhaftung erfassen kann. Dabei überwacht die Erfassungsvorrichtung, ob beim Bremsen der Gleitschutz eingreift, und sie kann ferner überprüfen, mit welcher Stärke der Gleitschutz eingreift. Dadurch kann sie feststellen, ob der Schienenweg glatt ist.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Erfassungsvorrichtung so gestaltet, dass sie beim Beschleunigen des ersten Schienenfahrzeugs aufgrund des Eingreifens eines Schleuderschutzes Informationen über die vorhandene Schienenhaftung erfassen kann. Dabei überwacht die Erfassungsvorrichtung beim Beschleunigen des Schienenfahrzeugs, ob der Schleuderschutz eingreift, und in welcher Höhe er das Antriebsmoment herabsetzt, um das Schleudern zu verhindern. Dadurch kann die Erfassungsvorrichtung ebenfalls Informationen darüber erfassen, ob der Schienenweg glatt ist.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Erfassungsvorrichtung so gestaltet, dass sie aufgrund der Betätigung einer Sandungsvorrichtung Informationen über die vorhandene Schienenhaftung erfassen kann. Die Erfassungsvorrichtung erkennt dabei, ob eine Sandungsvorrichtung automatisch durch ein Antriebsregelsystem oder manuell durch einen Triebfahrzeugführer betätigt wurde. Sie kann ferner beispielsweise auch die Dauer der Sandung erfassen. Daraus kann die Erfassungsvorrichtung ebenfalls die Information ableiten, ob der Schienenweg glatt ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Erfassungsvorrichtung so gestaltet, dass sie in einem Lichtraumprofil des Schienenwegs befindliche Hindernisse erkennen kann. Bei diesen Hindernissen kann es sich beispielsweise um Äste handeln, die beispielsweise nach einem Sturm oder nach Schneefall in das Lichtraumprofil des Schienenwegs ragen. Dafür verfügt die Erfassungsvorrichtung über Sensoren, die das Lichtraumprofil des Schienenwegs erfassen und im Lichtraumprofil befindliche Hindernisse erfassen können, beispielsweise durch optische Sensoren.
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In einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Warnen von Schienenfahrzeugen werden zunächst Informationen über den Zustand des Schienenwegs, auf dem sich ein erstes Schienenfahrzeug bewegt, durch eine in dem ersten Schienenfahrzeug anordenbare Erfassungsvorrichtung erfasst. Die durch die Erfassungsvorrichtung erfassten Informationen werden gespeichert, ausgewertet und an ein zweites Schienenfahrzeug übermittelt.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden beim Bremsen des ersten Schienenfahrzeugs aufgrund der erzielten Bremsverzögerung Informationen über die vorhandene Schienenhaftung erfasst.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden beim Bremsen des ersten Schienenfahrzeugs aufgrund des Eingreifens eines Gleitschutzes Informationen über die vorhandene Schienenhaftung erfasst.
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In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden beim Beschleunigen des ersten Schienenfahrzeugs aufgrund des Eingreifens eines Schleuderschutzes Informationen über die vorhandene Schienenhaftung erfasst.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden durch die Erfassungsvorrichtung in einem Lichtraumprofil des Schienenweges befindliche Hindernisse erkannt.
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Ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem für ein Schienenfahrzeug weist eine in einem Schienenfahrzeug anordenbare Empfangsvorrichtung zum Empfangen von Informationen, die von einer erfindungsgemäßen Warnvorrichtung für Schienenfahrzeuge ausgesendet wurden, auf. Das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem weist ferner eine im Schienenfahrzeug anordenbare Steuerungs- oder Regelungsvorrichtung auf, die so gestaltet ist, dass sie die Brems- oder die Antriebskräfte und/oder die Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs unter Berücksichtigung der durch die Empfangsvorrichtung empfangenen Informationen verändern kann. Das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem erhält damit über die Empfangsvorrichtung die Informationen, die von den in anderen Schienenfahrzeugen angeordneten Warnvorrichtungen ausgesendet werden. Dadurch werden beispielsweise Informationen über glatte Gleise empfangen. Das Fahrerassistenzsystem wertet diese empfangenen Informationen aus und bewertet dabei insbesondere, ob das Fahrverhalten des Schienenfahrzeugs angesichts der empfangenen Informationen anzupassen ist. Darauf aufbauend kann das Schienenfahrzeug beispielsweise seine Geschwindigkeit reduzieren, um angesichts eines glatten Schienenwegs stets einen ausreichenden Bremsweg sicherzustellen. Als geeignete Maßnahme können auch Bremskräfte so angepasst werden, dass kein Gleiten des Schienenfahrzeugs beim Bremsen auftritt, oder Antriebskräfte können beim Beschleunigen so angepasst werden, dass ein Schleudern verhindert wird.
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Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben. Darin zeigt die einzige 1 ein mit einer erfindungsgemäßen Warnvorrichtung ausgerüstetes Schienenfahrzeug sowie ein mit einem erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystem ausgerüstetes Schienenfahrzeug, die sich auf einem Schienenweg begegnen.
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In 1 kommt ein mit einer erfindungsgemäßen Warnvorrichtung ausgerüstetes erstes Schienenfahrzeug 105 einem zweiten, mit einem erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystem ausgerüsteten Schienenfahrzeug 107 entgegen. Das erste Schienenfahrzeug 105 bewegt sich dabei auf einem Schienenweg 101 und das zweite Schienenfahrzeug 107 bewegt sich auf dem entgegenkommenden Schienenweg 103, d.h. auf dem Gegengleis einer im Ausführungsbeispiel beispielhaft zweigleisigen Strecke.
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Das erste Schienenfahrzeug 105 erfasst durch seine Warnvorrichtung Informationen über den Zustand des Schienenwegs 101, auf dem sich das erste Schienenfahrzeug 105 bewegt. Dabei ermittelt die Warnvorrichtung beispielsweise anhand der erzielten Bremsverzögerung beim Bremsen die Schienenhaftung zwischen den Rädern des Schienenfahrzeugs 105 und der Schienenoberfläche 101 des Schienenwegs und erkennt damit, ob die Schienenhaftung des Schienenwegs 101 von einem Normalzustand abweicht, und insbesondere, ob der Schienenweg 101 glatt ist. Die Erfassungsvorrichtung der beispielhaften Warnvorrichtung des Schienenfahrzeugs 105 erhält darüber hinaus auch Informationen vom Gleitschutz des Schienenfahrzeugs 105, insbesondere Informationen über die Dauer und die Höhe des Eingreifens des Gleitschutzes, und die Auswertungsvorrichtung der Warnvorrichtung ermittelt auch anhand dieser Informationen, ob die Schienenhaftung beeinträchtigt ist und glatte Gleise vorliegen.
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Des Weiteren erhält die Erfassungsvorrichtung der Warnvorrichtung des Schienenfahrzeugs 105 Informationen vom Schleuderschutz des Schienenfahrzeugs, aus denen die Auswertungsvorrichtung der Warnvorrichtung des Schienenfahrzeugs 105 erfasst, ob die Schienenhaftung herabgesetzt ist und das Gleis glatt ist. Die Erfassungsvorrichtung des Schienenfahrzeugs 105 erhält darüber hinaus auch von der Sandungseinrichtung Informationen über ihre Betätigung, durch die die Auswertungsvorrichtung der Warnvorrichtung ableitet, ob die Schienenhaftung herabgesetzt ist.
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Diese von der Erfassungsvorrichtung der Warnvorrichtung des Schienenfahrzeugs 105 erfassten Informationen werden in einer Speichervorrichtung der Warnvorrichtung abgespeichert und durch eine Auswertungsvorrichtung der Warnvorrichtung ausgewertet. Die Auswertungsvorrichtung erzeugt aus den von der Erfassungsvorrichtung stammenden Informationen ausgewertete Informationen über den Zustand des Schienenwegs 101. Diese Informationen 113 werden über eine Sendeantenne 109 an andere Schienenfahrzeuge, beispielsweise das entgegenkommende Schienenfahrzeug 107, aber auch an nachfolgende Schienenfahrzeuge übermittelt. Dafür verwendet die Warnvorrichtung des Schienenfahrzeugs 105 codierten Broadcast-Funk.
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Das entgegenkommende Schienenfahrzeug 107 empfängt die von der Warnvorrichtung des Schienenfahrzeugs 105 übermittelten Informationen 113 mit seiner Empfangsantenne 111. Das Schienenfahrzeug 107 ist mit einem erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystem ausgestattet. Dieses bewertet die empfangenen Informationen 113 dahingehend, ob angesichts des von der Warnvorrichtung des Schienenfahrzeugs 105 ermittelten und ausgesendeten Zustands des Schienenwegs Maßnahmen zu treffen sind und insbesondere das Fahrverhalten des mit dem Fahrerassistenzsystem ausgerüsteten Schienenfahrzeugs 107 anzupassen ist. Erhält das Schienenfahrzeug 107 beispielsweise von der Warnvorrichtung des Schienenfahrzeugs 105 die Information, dass der Schienenweg 101 sehr glatt ist, so ist davon auszugehen, dass auch das Gegengleis 103, auf dem sich das mit dem Fahrerassistenzsystem ausgerüstete Schienenfahrzeug 107 bewegt, sehr glatt ist. Das Fahrerassistenzsystem des Fahrzeugs 107 entscheidet dann beispielsweise darüber, ob die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 107 herabgesetzt werden muss, so dass unter Berücksichtigung des glatten Schienenwegs 103 noch ein hinreichend kurzer Bremsweg erzielt werden kann, um beispielsweise rechtzeitig vor einem Halt zeigenden Signal oder in einem Haltepunkt zum Stehen zu kommen. Das entgegenkommende Schienenfahrzeug 107 kann somit frühzeitig seine Fahrgeschwindigkeit der Situation anpassen.
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Auch beim Einfahren in einen Bahnhof oder in einen Haltepunkt kann das mit der erfindungsgemäßen Warnvorrichtung ausgerüstete Schienenfahrzeug 105 beim Bremsen feststellen, ob die Schienenhaftung reduziert ist und diese Information entgegenkommenden oder nachfolgenden, ebenfalls im Bahnhof oder Haltepunkt anhaltenden Schienenfahrzeugen mitteilen. Das Fahrerassistenzsystem der entgegenkommenden oder nachfolgenden Züge ermittelt dann, ob angesichts der herabgesetzten Schienenhaftung und der vorhandenen Bremswege eine Bremsung früher einzuleiten oder die Geschwindigkeit grundsätzlich herabzusetzen ist.
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Auch dann, wenn ein Schienenfahrzeug eine Steigung hinauffährt und aufgrund einer reduzierten Schienenhaftung Traktionsprobleme erkennt, teilt er dies per Broadcast-Funk für eine gewisse Dauer seiner Umgebung mit. Ein mit einem erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystem ausgerüsteter Zug kann aufgrund dieser Information seine Geschwindigkeit für das aus seiner Sicht zu fahrende Gefälle verringern oder kann in Extremsituationen sogar die Weiterfahrt stoppen.
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Bezugszeichenliste
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- 101
- Schienenweg
- 103
- entgegenkommender Schienenweg (Gegengleis)
- 105
- erstes Schienenfahrzeug
- 107
- zweites Schienenfahrzeug
- 109
- Sendeantenne
- 111
- Empfangsantenne
- 113
- übermittelte Informationen
